JP2005517308A - 半導体ウェハ処理一体型システム - Google Patents

Abstract

半導体仕掛品を化学的、機械的に処理し、クリーニングし、そして乾燥させる一体型処理装置を提供する。一体型処理装置はＣＭＰモジュール及びクリーニング兼乾燥モジュールを備える。処理が施された後、仕掛品はＣＭＰモジュールからクリーニング兼乾燥モジュールに可動ハウジングを使用して搬送される。クリーニング兼乾燥モジュールでは、クリーニング装置を使用して、仕掛品を可動ハウジングの支持構造により回転させ、保持しながら仕掛品をクリーニングする。クリーニング兼乾燥モジュールの乾燥装置は仕掛品を可動ハウジングから取り上げ、そして仕掛品をスピン乾燥させる。ＣＭＰプロセス、クリーニング、及び乾燥を通じて、ウェハの処理表面は下を向いている。

Description

関連出願の相互参照
本出願は２００１年２月２８日出願の米国出願シリアル番号０９／７９５，６８７（ＮＴ−２０２）の一部継続出願であり、本出願は２００２年２月１５日出願の仮出願シリアル番号６０／３５７，１４８（ＮＴ−２２８）及び２００２年７月２０日出願の仮出願シリアル番号６０／３９７，７４０（ＮＴ−２５５）の優先権を主張するものであり、これらの出願の内容の全ては参照することにより本発明の開示に含まれる。

本発明は半導体処理技術に関し、より詳細には、半導体ウェハ処理のための一体型システムに関する。本発明はまた、特定の作業を行なう個々のプロセスモジュール、例えば仕掛品クリーニング／乾燥モジュールを含む。

半導体産業においては、種々のプロセスを使用して種々の材料をウェハに堆積し、そしてエッチングすることができる。堆積技術は、電気化学的堆積法（ＥＣＤ）及び電気化学的機械堆積法（ＥＣＭＤ）のようなプロセスを含む。これらの両方のプロセスでは、導電体を半導体ウェハまたは半導体仕掛品に堆積するが、この堆積は仕掛品（カソード）の表面と接触する電解液に電流を流すことにより行なわれる。ＥＣＭＤプロセスでは、表面の平坦性を維持しつつ仕掛品表面の孔及びトレンチを導電材料で均一に充填することができる。ＥＣＭＤ法及びＥＣＭＤ装置については、本発明の譲受人が本出願とともに保有する、電気化学的機械堆積方法及び装置」と題する特許文献１（米国特許第６，１７６，９９２号）の中により詳細に記述されている。

従来のメッキプロセスを実行して堆積チャンバ内で導電材料を堆積する場合、仕掛品をクラスタ装置の別のチャンバに搬送してそこで化学的機械研磨（ＣＭＰ）を行なうことができる。公知の如く、材料除去を電気化学的エッチングを使用して行なうこともでき、この場合エッチングはＥＣＤまたはＥＣＭＤプロセスの完了後に仕掛品を一の電極に対して陽極（正）とすることにより行なわれる。

どのプロセスを選択するかに係わらず、仕掛品は堆積工程及び／又は研磨工程の後、次にリンス／クリーニングステーションまたはモジュールに搬送される。リンス／クリーニング工程では、堆積プロセス及び／又は研磨プロセスにより生じた種々の残渣を、脱イオン化水、または少量の他のクリーニング剤及び／又は保護剤含有の脱イオン化水のような流体でリンスを行なうことにより仕掛品から除去し、続いて仕掛品を乾燥させる。

従来、処理チャンバは複数の処理ステーションまたはモジュール内で設計され、これらのステーションまたはモジュールはまとめて配置してクラスタ装置またはシステムを構成する。このようなクラスタ装置またはシステムは多くの場合、多数の仕掛品を同時に処理するために使用する。通常、クラスタ装置は複数の処理ステーションまたはモジュールにより構成し、そして特定の操作を行なうように設計する。しかしながら、このような従来のクラスタ装置では、堆積処理工程及びクリーニング処理工程は通常共に、別々のチャンバを必要とする。このため、公知のクラスタ装置では、処理及びクリーニングする仕掛品に対して、仕掛品を別のステーションまたはシステムに移動させる必要がある。従って、このような構成のシステムでは仕掛品を特定の処理環境から取り出し、そしてこれらの仕掛品をクリーニング環境に置く必要がある。この仕掛品は、クリーニング／乾燥モジュールで、例えばこの技術分野で公知のリンス及びスピンプロセスを使用してクリーニング及び乾燥させることができる。

仕掛品をクリーニング／乾燥モジュールに搬入すると、汚染物質が仕掛品表面に付着する可能性があった。こられの汚染物質の供給源はメッキ／研磨剤、搬送装置、周囲大気、処理設備、作業者、処理薬品などである。
米国特許第６，１７６，９９２号 米国特許第６，３５２，６２３号 米国特許第６，４６８，１３９号

仕掛品表面はこのような汚染物質によって汚染されないことが必要であり、さもなければ汚染物質がデバイス性能特性に影響を及ぼし、そしてデバイス不良が普通よりも速い段階で生じる。

仕掛品を一のモジュールから次のモジュールに搬送する速度も重要である。半導体産業では公知のように、仕掛品をその開始から終了までの間に渡って製造する生産ラインは最大の効率を発揮するように稼働させる必要がある。

本発明の目的は、全てを網羅するクラスタ装置の新規のクリーニング兼乾燥モジュールを提供することにある。本発明はさらに、仕掛品をクリーニングし、乾燥させる方法及び装置を、現在利用されている方法及び装置よりもコスト効率が良く、より効率的で、より汚染の無い形で提供する。

本発明の一の態様において、半導体仕掛品を処理し、クリーニングし、そして乾燥させる装置が提供される。この装置は、仕掛品の表面を処理するプロセスエリア及び仕掛品をクリーニングし、そして乾燥させるクリーニング兼乾燥エリアを含む。可動ハウジングは仕掛品をプロセスエリアからクリーニング兼乾燥エリアに搬送する。可動ハウジングは仕掛品を保持するように適合させた支持構造を含む。クリーニング装置は仕掛品を、支持構造により回転させ、そして保持しながらクリーニングする。乾燥装置は仕掛品を可動ハウジングから受け取って仕掛品を乾燥させる。仕掛品は、仕掛品の処理表面を下に向けた状態で保持し、クリーニングし、そして乾燥させる。

本発明の別の態様では、仕掛品をプロセスモジュール内でクリーニングし、そして乾燥させる方法が提供され、このプロセスモジュールはクリーニング兼乾燥セクション及びプロセスセクションを有する。この方法では、仕掛品を可動ハウジングの上に載置し、可動ハウジングをプロセスモジュールのクリーニング兼乾燥セクション内に移動させ、仕掛品の表面をクリーニング兼乾燥セクション内のクリーニング流体を使用してクリーニングし、仕掛品を可動ハウジングから、スピンホイールを有し、仕掛品を乾燥させる乾燥装置に搬送する。仕掛品を可動ハウジングの上に載置する工程の前に、仕掛品の表面を、プロセスモジュールのクリーニング兼乾燥セクションに隣接するプロセスセクション内で処理する。

次に本発明についてさらに詳細に記載するが、この記載により本発明の好適な実施形態についての理解が一層深まるものと考えられる。本明細書のどこかに記載されているように、種々の実施形態に対して種々の改良及び代替を本明細書に開示する原理及び示唆に基づいて行なうことが可能である。

本発明の好適な実施形態について図１〜１７を参照しながら記載するが、これらの図で
は、同様の素子、部品、ローラ、ギア、トラック、モータ、バーなどは種々の図を通じて同様な参照番号で示す。また、特定のパラメータ及び素子を本明細書に用いるが、これらは説明目的であって、本発明を制限するためのものではない。

好適な実施形態について仕掛品またはウェハの例を使用して記載するが、パッケージング、フラットパネルディスプレイ、及び磁気ヘッドのような異なる用途に本発明を使用することができる。本発明では、仕掛品クリーニング／乾燥モジュールについて記載する。本発明の仕掛品クリーニング／乾燥モジュールは異なる時点で異なる径を有する仕掛品を処理する機能を備えるが、通常、所定の処理実行の間では同じサイズの仕掛品を処理することとする。仕掛品は、メッキまたは研磨処理モジュールから可動ハウジングを使用して搬出することができる。

本発明は半導体装置製造システムを提供する。このシステムは幾つかのプロセスモジュールを備え、これらのモジュールにより電気化学的機械処理（ＥＣＭＰＲ）、電気化学的堆積（ＥＣＤ）、化学的機械研磨（ＣＭＰ）、及び電気化学的研磨（ＥＣ−ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）のようなプロセス工程を、クリーニング、エッジ面取り部除去及び乾燥のような他のプロセス工程と統合して実施する。電気化学的機械処理（ＥＣＭＰＲ）という用語は、電気化学的機械堆積（ＥＣＭＤ）プロセスだけでなく、電気化学的機械研磨（ＥＣＭＰ）とも呼ばれる電気化学的機械エッチング（ＥＣＭＥ）も含む形で使用される。ここで、一般的にＥＣＭＤプロセス及びＥＣＭＥプロセスの両方を、これらが共に電気化学的プロセス及び機械的作用を含むので電気化学的機械処理（ＥＣＭＰＲ）と呼ぶことに留意されたい。

また、本発明の一体型装置は、これらのプロセスモジュールを利用して電気化学的堆積、化学的機械研磨、及び電気化学的研磨に関連する複数の処理工程を実施するように構成する。

ＥＣＤ，ＥＣＭＰ，ＣＭＰまたは電気化学的研磨プロセスに続いて、電解液残渣をリンスを行なってウェハから取り除き、続いてウェハを乾燥させる必要がある。さらに、このようなプロセスの後、ウェハ表面のエッジ近傍に堆積した金属の一部を除去する必要がある。この処理は「ベベルエッジクリーニング」または「エッジ除去」工程と呼ばれることが多い。本発明では、或る例示としてのプロセスチャンバ、すなわちＥＣＤ，ＥＣＭＰＲ，または電気化学的研磨チャンバ、及びこれらのチャンバの各クリーニングチャンバを縦方向に積み上げるが、本明細書では更に別のＣＭＰチャンバも設け、このチャンバではクリーニングチャンバが化学的機械研磨エリアから水平方向に離れて配置される。このようなクリーニングチャンバがプロセスに対して垂直に配置されるかどうかに係わらず、エッジ除去工程はクリーニングチャンバで実施することができる。本出願との関係から、クリーニングチャンバは、クリーニング工程（水などの流体を使用してチャンバから残渣を除去する）及び乾燥工程、及び可能ならばエッジ除去プロセス工程を実施するチャンバである。

図１は本発明の一体型装置１００または一体型システムを示しており、この装置はウェハ処理セクション１０２、及び処理セクション１０２にバッファセクション１０６を通して結合されるロード／アンロードセクション１０４またはカセットセクションを備える。処理セクション１０２は、一つ以上の電気化学的機械プロセスステーションまたはサブシステム１０８Ａ〜１０８Ｃ、及び一つ以上の化学的機械研磨プロセスステーションまたはサブシステム１０８Ｄを備え、これらのステーションはそれぞれ、図１に示す態様でウェハ処理セクション１０２内のウェハハンドリングセクション１０９を基準にして構成される。本実施形態では、プロセスステーション１０８Ａ〜１０８Ｃは縦方向に積み上げられたチャンバであることが好ましく、これらのチャンバは電気化学的機械堆積（ＥＣＭＤ）
チャンバ及びクリーニングチャンバの両方を有する（すなわちＥＣＭＤ／クリーニングチャンバ）。

このように構成すると、本発明の一体型装置１００は異なる時点で異なる径を有するウェハを処理することができるが、通常、所定の処理実行の間では同じ径のみを有するウェハを処理するものとする。プロセスチャンバ１０８Ａ〜１０８Ｃに関する例示としての縦積みチャンバ構成及び動作については、本発明の譲受人が本出願とともに保有する「マルチプロセスに使用する縦方向構成チャンバ」と題する特許文献２（米国特許第６，３５２，６２３号）に開示されている。

好適な動作シーケンスにおいて、メッキ処理を行なう対象のウェハ１１０または仕掛品をカセット１１２のカセットセクション１０４に搬入し、次に各ウェハを取り上げてバッファセクション１０６に第１ロボット１１４により搬送する。次に各ウェハ１１０を、処理セクション１０２の処理ステーション１０８Ａ〜１０８Ｃの内の一つに第２ロボット１１６により搬送する。上述したように、処理ステーション１０８Ａ〜１０８Ｄは、２００または３００ミリメートル（ｍｍ）径のウェハ、または必要に応じて他のサイズの仕掛品を処理するように、いずれにも適合させることができる。電気化学的機械堆積プロセス及びクリーニングプロセスが完了した後、各ウェハを化学的機械研磨処理ステーション１０８Ｄに搬入する。

以下に記載する化学的機械研磨処理ステーション１０８Ｄは、図４に示すようにウェハ搬入エリア４０２及び独立したウェハ搬出４０４エリアを含む。以下に記載するように、化学的機械研磨処理ステーション１０８Ｄは、特に過剰な銅が付いたウェハを処理するのに適する構成となっており、この過剰な銅は最大数千オングストロームの厚さにまで堆積するので除去する必要があり、この場合、除去のほとんどが通常、化学的機械研磨処理ステーション１０８Ｄを使用して行なわれる。ウェハ１１０は、化学的機械研磨処理ステーション１０８Ｄのウェハ搬入エリア４０２（図４参照）に第２ロボット１１６を使用して装着され、次に化学的機械研磨処理ステーション１０８Ｄのウェハ搬出エリア４０４（図４参照）から第１ロボット１１４を使用して取り出される。

好適な動作シーケンスについて上に記載したが、システム１００がウェハ１１０を各サブシステムから別のサブシステムに上に述べた順序とは異なる順序で移動させる機能を有することに注目されたい。従って、或る処理サブシステムを他のサブシステムが無い形で使用するだけでなく、処理サブシステムを上に記載した順序とは異なる順序で使用する操作は本発明の技術範囲に含まれる。

図２は本発明の一体型装置２００またはシステムの別の実施形態を示している。本実施形態では、処理ステーション２０８Ａ〜２０８Ｃが、電気化学的機械処理ステーション２０８Ａ及び電気化学的処理ステーション２０８Ｂ及び２０８Ｃのような種々のタイプの堆積装置が集まる形で配置されている。各処理ステーション２０８Ａ〜２０８Ｃは上述のように縦積みチャンバとして構成することが好ましく、そしてこの内容については本発明の譲受人が本出願とともに保有する「マルチプロセスに使用する縦方向構成チャンバ」と題する特許文献２（米国特許第６，３５２，６２３号）に記載されている。この構成により、使用する処理タイプの間での変更が可能になり、従って実行可能な処理動作タイプという点でフレキシビリティが高くなる。

それにも係わらず、好適な動作シーケンスは図１に関して前に議論したものと同じであり、この動作シーケンスでは、処理ステーション２０８Ａ〜２０８Ｃの内の一つをまず使用し、次に化学的機械研磨処理ステーション２０８Ｄを使用する。従って、処理セクション２０２、カセットセクション２０４を有するカセット２１２、ハンドリングセクション
２０９、バッファセクション２０６、第１ロボット２１４、及び第２ロボット２１６は、図１を参照しながら記載した、それぞれ処理セクション１０２、カセットセクション１０４を有するカセット１１２、ハンドリングセクション１０９、バッファセクション１０６、第１ロボット１１４、及び第２ロボット１１６と同じ態様で動作する。

好適な動作シーケンスについて上に記載したが、システム２００がウェハ２１０を各サブシステムから別のサブシステムに上に述べた順序とは異なる順序で移動させる機能を有することに注目されたい。従って、或る処理サブシステムを他のサブシステムが無い形で使用するだけでなく、処理サブシステムを上に記載した順序とは異なる順序で使用する操作は本発明の技術範囲に含まれる。

上記システムがウェハをアニールするアニールチャンバも備える構成もまた本発明の技術範囲に含まれる。アニールチャンバを備える場合、アニールチャンバをバッファエリアの近傍に配置することが好ましく、またアニールチャンバ処理サブシステムがウェハを加熱する機能を有する「加熱」セクション、及びアニールが完了した後にウェハを冷却する機能を有する「冷却」セクションを含むことが好ましい。このようなアニールチャンバは通常、１度に単一のウェハしか処理しない機能を有し、かつこのようなチャンバは公知である。従ってこのようなチャンバについて更に記載することは不要であると考える。本発明の有利な点はその態様であり、この態様ではアニールチャンバは他の処理セクションと一体に構成されて効率及び生産性を最大化する。特に図３に示すように、ロボット３１４及び３１６の両方によってウェハをアニールチャンバ処理ステーション３０８Ｅに搬入する、またはウェハ３１０をステーション３０８Ｅから搬出することができる。両方のロボットが以下に記載するようにこのような動作を行なうことができ、そしてアニール後には動作が行なわれない場合、アニールチャンバは代替バッファエリアとして機能することができる。

しかしながら好適な動作モードでは、さらに別の化学的機械処理動作がアニール後に行なわれる。この動作モードでは、図３に示す一体型システム３００は次の理由により利点をモータらす。

図３に示すように、本発明の一体型装置３００またはシステムは上述のようにアニールチャンバ処理ステーション３０８Ｅを使用する。アニールチャンバ処理ステーション３０８Ｅは、以下に更に詳細に記載するように、処理セクション３０２、及びウェハ処理セクション３０２に結合されるロード／アンロードセクション３０４を含む。アニールチャンバ処理ステーション３０８Ｅから離れ、かつステーション３０８Ｅに対して縦方向に配置されるのはバッファセクション３０６であり、このバッファセクションによりウェハを、カセットセクション３０４内のカセット３１２に、またカセットから、そして処理セクション３０２から、また処理セクションにバッファセクション３０６を通過する形で移動させることができる。以下にも記載するように、この構成によって、システム３００はアニールチャンバ処理ステーション３０８Ｅを備える形で、またはアニールチャンバ処理ステーション３０８Ｅ無しで構成することができる。

処理セクション３０２は図３に示す構成に従って、アニールチャンバ処理ステーション３０８Ｅに加えて第１、第２、第３及び第４プロセスステーション３０８Ａ，３０８Ｂ，３０８Ｃ及び３０８Ｄを備えることができ、これらのステーションはハンドリングセクション３０９の近傍に一まとめに集められる。プロセスステーション３０８Ａ〜３０８Ｄはそれぞれ、上述したプロセスから選択される異なるタイプのプロセスを実施することができるが、好適な実施形態では、プロセスステーション３０８Ａ〜３０８Ｃの各々はＥＣＭＰＲプロセスステーションのような同じタイプのプロセスステーションであり、そしてステーション３０８Ｄは以下にさらに詳細に記載するように、搬入エリア４０２及び搬出エ
リア４０４（図４参照）を有するＣＭＰ処理サブシステムから構成される。

好適な動作シーケンスでは、メッキ対象の（ＥＣＤ及び／又はＥＣＭＤで）ウェハ３１０または仕掛品をカセット３１２のカセットセクション３０４に搬送すると、各ウェハはバッファセクション３０６に第１ロボット３１４により搬送される。次に、各ウェハ３１０を取り上げて縦積みチャンバステーション３０８Ａ〜３０８Ｃの一つに第２ロボット３１６で搬送することにより、導電材料をメッキし、そして／または導電材料をウェハの前面から除去し、そしてウェハに初期クリーニングを施す。その後、第２ロボット３１６がウェハ３１０を取り上げ、そしてウェハをアニールチャンバ処理ステーション３０８Ｅに搬送する。一旦、アニールチャンバ処理ステーション３０８Ｅ内でアニールされ、冷やされると、ウェハ３１０は第２ロボット３１６が取り上げ、そしてＣＭＰチャンバ処理ステーション３０８Ｄの搬入エリア４０２（図４参照）に搬送する。一旦、導電材料をウェハの前面から、本明細書でさらに記載するようにクリーニングも行なうＣＭＰチャンバ処理ステーション３０８Ｄを使用して除去すると、ウェハをウェハ搬出エリア４０４（図４参照）に位置させて第１ロボット３１４がウェハ３１０を直接取り上げ、カセットセクション３０４に搬送できるようにする。

好適な動作シーケンスについて上に記載したが、システム３００がウェハ３１０を各サブシステムから別のサブシステムに上に述べた順序とは異なる順序で移動させる機能を有することに注目されたい。特に、化学的機械研磨操作をアニール操作の前に実施すると有効である。従って、或る処理サブシステムを他のサブシステムが無い形で使用するだけでなく、処理サブシステムを上に記載した順序とは異なる順序で使用する操作は本発明の技術範囲に含まれる。

図４は化学的機械研磨処理ステーション４００の概要を示すが、この図は図１に示す処理ステーション１０８Ｄ、図２に示す処理ステーション２０８Ｄ、そして図３に示す処理ステーション３０８Ｄに使用される。図４〜７の説明を行なうために、操作対象のウェハをウェハ４１０として示す。

化学的機械研磨処理ステーション４００について以下に詳細に記載する。このステーションの初期の動作概要についてまず説明する。図４から明らかなように、化学的機械研磨処理ステーション４００は、ウェハ４１０を図１に示すロボット１１６のような第２ロボットからウェハ投入エリア４０２で受け取る可動入力ハウジング４１４を含む。図４に示すように、可動入力ハウジング４１４は次に、ハウジング上に載置されたウェハ４１０をウェハ投入エリア４０２と化学的機械処理装置４２０との間で移動させることができ、この化学的機械処理装置４２０ではウェハ４１０が化学的機械研磨される。別の可動ハウジング４３２はウェハ４１０を化学的機械処理装置４２０とクリーニング／乾燥エリアとの間で移動させるが、このクリーニング／乾燥エリアはカバー４４２により覆われ、ウェハをそれぞれクリーニング及び乾燥させる。クリーニング／乾燥エリア内には、ウェハ搬出エリア４０４（図４のボックスとして示される）も設けられ、このエリア４０４の位置からウェハ４１０を化学的機械研磨処理ステーション４００から、図１に示すロボット１１４のような第１ロボットにより取り出すことができる。

次の記載において、化学的機械研磨処理ステーション４００について、ステーション４００を通過して移動する単一のウェハ４１０を中心に記載する。本記載から明らかになるステーション４００の利点は、１枚よりも多くのウェハ４１０をステーション４００内に一度に配置することができることである。特に、いつの時点でも、最大３枚のウェハをシステム内に配置することができる。３枚のウェハの場合、１枚目のウェハを可動入力ハウジング４１４の上に搭載して、このウェハを化学的機械処理装置４２０上に載置するために待機させ、２枚目のウェハを化学的機械処理装置４２０で処理し、そして３枚目のウェ
ハをクリーニング／乾燥エリア内で処理する。従ってこの構成により、化学的機械研磨を１枚目のウェハに対して行ない、そしてクリーニング及び乾燥を別のウェハに対して同時に行なうので、スループットが向上する。

次に、化学的機械研磨処理ステーション４００について詳述する。前に記載したウェハ搬入エリア４０２は可動ハウジング４１４に取り付けられる複数の少なくとも３本の保持ピン４１８を含む。これらのピン４１８は各々が、ウェハ４１０が各ピン４１８の一部の上に載り、従ってこれらのピン４１８の全てがウェハを可動ハウジング４１４の上に支持するように構成される。ウェハ４１０がこれらのピン４１８で支持された状態で、可動ハウジング４１４はウェハ搬入エリア４０２と化学的機械研磨処理装置４２０との間のトラック４３８に沿って移動することができる。可動ハウジング４１４の移動には、電子制御４９０（図５に示す）の下に動作するシリンダ（図示せず）を使用することが好ましく、この電子制御はコンピュータをベースとし、本明細書に記載する種々の構成要素の移動を制御するように書き込まれたアプリケーションソフトウェアを使用して動作することが好ましい。

図１のロボット１１６のようなロボットによりウェハ４１０をウェハ搬入エリア４０２に載置し、ウェハ保持ピン４１８が上述のようにウェハを保持できるようにする。一旦、このようにウェハを保持すると、可動ハウジング４１４はウェハ４１０を化学的機械研磨処理装置４２０に移動させる。一旦、化学的機械研磨処理装置４２０内に収容されると、ウェハ４１０をセンタリング装置４２２を使用して中央に配置することが好ましい。図４に示すように、センタリング装置はロッド４２３を含み、このロッドはピストンなどによって機械的に移動し、そしてウェハを横方向に押して、これらのピン４１８の内の２本のピンの頂部エッジ４１８Ａ及びロッド４２３の端部を使用してウェハが正しく位置するようにする。これにより、ウェハ４１０が正しい位置に在って、続いてキャリアヘッド４２６がウェハ４１０を取り上げる動作が保証される。キャリアヘッド４２６がウェハ４１０を取り上げるとき、ウェハ４１０の前面は下側に位置し、そしてキャリアヘッド４２６の動きにより前面が化学的機械研磨プロセスに関連するパッドまたはベルト４２４に接触する。研磨パッドまたはベルト４２４、またはスラリー、或いはこれらの両方を使用する化学的機械研磨処理を従来の方法で化学的機械研磨処理装置４２０内で行ない、この場合、キャリアヘッドが回転し、そして化学的機械研磨装置４２０が研磨パッドを有することが好ましく、このパッドは回転する、または最も好ましくは両方向に直線的に移動する。化学的機械研磨装置４２０が最も好適な形で両方向に直線的に移動する場合、化学的機械処理システムは、本発明と同じ譲受人に譲渡された特許文献３（米国特許第６，４６８，１３９号）に記載されている化学的機械研磨装置４２０を使用する。

一旦、化学的機械研磨処理装置４２０での化学的機械研磨が完了すると、ウェハ保持スプール４３６を保持する支持体４３４が取り付けられる別の可動ハウジング４３２を化学的機械研磨処理装置４２０の下に移動させ、この場合、可動ハウジング４１４はウェハ搬入エリア４０２に移動し、別のウェハを受け取るために待機している。ウェハ４１０をキャリアヘッド４２６から取り外してウェハ保持スプール４３６上に載置する。保持スプール４３６は上面から眺めたときに円形であり、ウェハ及びクリーニング溶液とは相互作用しない高硬度の材料からなることが好ましく、そして上縁４３６Ｂよりも長い下縁４３６Ａを有する。このように構成することにより、スプール４３６が開放位置にあるときに、ウェハ４１０を脱離して下縁４３６Ａ上に載置することができる。一旦、ウェハ４１０がキャリアヘッド４２６から取り外されてスプール４３６の下縁４３６Ａ上に載置されると、スプール４３６は、図５に示す電子制御４９０が制御する図示しないモータを使用して閉鎖位置に位置することになる。スプール４３６が閉鎖位置にある場合、ウェハ４１０はそのエッジが下縁４３６Ａと上縁４３６Ｂの間で堅く保持される。ウェハ４１０を保持位置に保持しながら、可動ハウジング４３２はウェハ４１０を、カバー４４２が覆うエリア
内のクリーニング／乾燥エリアに搬送する。

一旦、ウェハ４１０がクリーニングエリア４４０内に位置すると、カバー４４２の一部４４２Ａを下げてウェハ４１０及び可動ハウジング４３２を覆い、クリーニング及び乾燥プロセスが行なわれるようにする。以下に記載するように、クリーニングプロセスはウェハが可動ハウジング４３２に取り付けられたままの状態で行なわれ、そして一旦、クリーニングが始まると、回転可能なウェハ搬送装置４６０がウェハ４１０を可動ハウジング４３２から取り外し、そしてウェハを回転させて乾燥させる。一旦、ウェハ４１０が乾燥すると、ウェハを回転可能なウェハ搬送装置４６０により前に記載した搬出エリア４０４に保持し、カバー部４４２Ａを上昇させ、次に、使用するシステム構成に依存して選ばれるロボット１１４またはロボット１１６のような別のロボットがウェハ４１０を、回転可能なウェハ搬送装置４６０上のウェハ保持位置から取り上げ、そしてウェハ４１０を次の位置に搬送する。

図５はクリーニング／乾燥エリア４４０内に位置する構成要素をさらに詳細に示している。図示のように、２つのクリーニングロール４５２及び４５４をウェハ４１０の前面及び裏面にそれぞれ配置し、ウェハ４１０の全半径をカバーできるようにウェハ４１０の一部に渡って移動させる。次に、他の駆動及び制御装置を使用することもできるが、ロール４５２及び４５４をモータ４５６により駆動して回転させ、そして電子制御４９０により制御する。ロール４５２及び４５４が回転している状態で、スプール４３６が回転するが、この際、可動ハウジング４３２内に配置され、電子制御４９０により制御される図示しないモータを使用する。スプール４３６がそれぞれ同じ回転方向に回転すると、ウェハ４１０が回転してウェハ４１０の前面及び裏面の各々の一部がロール４５２及び４５４の一つとクリーニングプロセス中の或る時点で接触する。クリーニング中に、公知のように、通常、洗剤をウェハに滴下し、そしてクリーニングロールにより化学的機械研磨プロセス後に残った残渣を除去し、そして噴霧ジェット４５８を使用してＤＩ水リンスを行なう。上述のように、ロール４５２及び４５４、及び噴霧ジェット４５８は、ウェハを可動ハウジング４３２上の保持スプール４３６の間に保持しながらウェハ４１０に作用する。

一旦、ウェハに対するクリーニングが行なわれると、ウェハを乾燥させる必要がある。乾燥させるには、回転可能なウェハ搬送装置４６０を使用してウェハ４１０を保持スプール４３６から取り外し、ウェハを回転位置まで持ち上げ、そしてウェハを回転させて乾燥させる。回転可能なウェハ搬送装置４６０を構成する構成要素には回転シャフト４６２が含まれ、この回転シャフトはモータ４７０及び駆動素子４７２を使用して回転し、そして、アップダウン駆動素子４７６を介して結合されるアップダウンシリンダ４７４を使用して上昇及び下降し、回転シャフトに関連するこれらの素子の全てが電子制御４９０により制御される。回転シャフト４６２に取り付けられるのはクランプ４６６を含むウェハキャリア４６４であり、このクランプの動作については、これも電子制御４９０によって動作が制御される脱離装置４８０と関連する形で以下にさらに記載する。

図６は、ウェハが保持スプール４３６の間に位置し、そしてクランプ４６６が保持スプール４３６に対してウェハ４１０が絶対に落下しない姿勢となる場合のウェハ４１０の上面図を示している。ウェハ４１０を搬送する際には、保持スプール４３６は閉鎖状態を維持して、スプールによるウェハ４１０の保持が、クランプ４６６もウェハの保持を行なっていてスプール４３６が開放状態に移動するまで確実に行なわれ、そしてウェハ４１０は、ウェハをもうこれ以上保持しないスプールの上縁４３６Ｂを通過して上昇することができる。図７はさらに脱離装置４８０を示しており、次に記載するように、この装置を使用してクランプ４６６の位置を制御して、或る時点においてクランプがウェハ４１０を保持する位置にあり、そして他の時点においては外側位置にあってクランプがウェハ４１０の邪魔とならないようにする。

上に記載したようにウェハ４１０をクリーニングした後の初期位置では、ウェハキャリア４６４をウェハ４１０の上方に位置させてクランプ４６６がクリーニング操作の邪魔にならないようにする。次に、回転可能なウェハ搬送装置４６０はウェハ４１０を取り上げる位置に移動する必要がある。この移動が生じると、クランプ４６６は開放位置に位置する必要がある。この開放位置は脱離装置４８０を使用することにより確保され、この装置は、電子制御を使用して脱離シリンダ４８２に結合されるロッド４８３を起動し、そして脱離レバー４８４を下方に移動させると、脱離バー４８５が移動する。脱離バー４８５の下方への移動によって脱離バー４８５の鋭角エッジ領域４８６が、各クランプ４６６に結合される水平脱離部材４８７の各々を移動させるので、各クランプ４６６はピボットポイント４６５を中心に外側に向けて回転する。クランプ４６６のこの開放位置は電力停止中でも維持される。何故なら、脱離シリンダ４８２はロッド４８３により外側位置にロックされていて、ロッド４８３を脱離してクランプ４６６を閉じるためには電子制御４９０から別の起動信号が送信される必要があるからである。

一旦、クランプ４６６がウェハ４１０を保持する正規の位置に位置し、しかも依然として開放位置にあるときには、起動信号を印加するとクランプは自動的に閉じる。何故なら、バネ４８８のバネ力により水平脱離部材４８７が引き込まれ、今度はこの動きにより脱離バー４８５が上昇するからである。

クランプ４６６が閉鎖位置にある場合、ウェハキャリア４６４の全体が脱離装置４８０と一緒にスピン位置まで移動し、そこでウェハキャリア４６４、従ってウェハ４１０が回転して乾燥する。

その後、ウェハキャリア４６４は、ウェハ４１０が搬出位置に位置するように移動し、そしてウェハがクランプ４６６から取り外されて別のロボットに移載される。ここで、クランプ４６６がウェハ４１０を保持しているときに電力停止が生じると、バネ４８８の付勢力によりウェハ４１０が依然として保持されて落下しないことに注目されたい。

図１〜３に示すように、これらの実施形態では、ウェハ搬出位置４０４は、カセットセクション内の第１ロボットがウェハを取り上げることができるように設定される。これにより、処理セクションのハンドリングエリア内の第２ロボットに要求される搬送作業の数を減らすことができる。

カセットセクション内の第１ロボットを使用してウェハをウェハ搬出位置から取り上げることができるが、この操作は全ての構成に必要である訳ではない。そうではなく、或る構成では、第２ロボットもウェハをウェハ搬出位置から取り上げることができる。

第２ロボットがウェハをウェハ搬出位置から取り上げる一の実施形態を図８に示し、この実施形態は上述のように構成される複数の化学的機械研磨ステーション８０８Ｄを示し、そしてこれらのステーションをアニール処理ステーション８０８Ｅを含む形で、または含まない形で使用する。本実施形態では、ウェハハンドリングエリア８０９のロボット８１６はウェハをバッファ８０６からアニール処理ステーション８０８Ｅ、または複数の化学的機械研磨ステーション８０８Ｄの内の一つに移動させる。カセットセクション内に配置される第１ロボット８１４はウェハを、ウェハを収容するカセットからバッファ８０６に移動させる。

上記実施形態の各々において、カセットセクション内の第１ロボットがウェハをその前面側を上にして取り上げ、そしてウェハをその前面側を下にしてバッファに載置することが好ましい。その後、処理セクションのウェハハンドリングエリア内のロボット、及び処
理サブシステムの各々は、ウェハに対してその前面側を下にして操作を行なう。この操作は必要ではないが、この操作により複雑さが緩和され、かつウェハの落下を招くウェハの動きを最小化することができる。

図９はアニールチャンバ処理ステーション９０８Ｅを更に詳細に示している。図示のように、アニールチャンバ処理ステーション９０８Ｅは開放エリア９１０を含み、この開放エリアによりアニールチャンバ処理ステーション９０８Ｅを既存システムに追加することができ、この場合、開放エリア９１０はバッファ９０６の位置に対応する。従って、バッファ９０６はアニールチャンバ処理ステーション９０８Ｅのウェハ搬入／搬出エリア９１２の上方または下方（図では上方）に配置される。

上に記載した種々の実施形態では、本発明が、カセットセクションに載置される異なるサイズのウェハに対して操作を行なうことができることに注目してきた。異なるカセットの各々におけるウェハサイズについては、例えばシステム制御装置が使用するソフトウェアタグを通じて認識することができる。また、ウェハを持ち上げるロボットアームは、これらのアームがウェハサイズに関係なく各ウェハの中心を検出し、そしてウェハを正しく取り上げることができるように構成される。

また、ウェハ毎に、システム制御装置に対してそのウェハに必要なプロセスシーケンスまたはプロセスレシピの読み込みも行なわれ、この場合、プロセスシーケンスの種々の部分は異なる処理ステーションが実行する。特定のウェハを特定の処理ステーションに送る場合、レシピの該当する部分をコマンドに含めてシステム制御装置により処理ステーションモジュールに送信し、そして該当するプロセスを実施することができ、これらの操作の後、搬送されているウェハを追跡することもできる。

製造局面では、各ウェハが同じプロセスシーケンスで流れるのが普通であり、そしてこのような状況も本発明は考慮に入れているが、或る研究設定においては、各ウェハの処理に対する制御を増やせば利点が生じることが判明している。従って、各ウェハが、異なるサイズのウェハに対して操作を実行する同じタイプの処理ステーションを含むことができる適切な処理ステーションに搬入されると、システム制御装置がウェハの進捗状況をシステムを通じて追跡して、処理ステーションから処理ステーションへのウェハ搬送の調整が行なえるようにする。

本明細書が言及するところの種々のサブシステムの各々は化学的機械研磨装置４００に関して記載した電子制御４９０のような電子制御を含むことが好ましく、この電子制御により種々のサブシステムの各々が一体型システムの中で独立して動作することができる。一体型システムが動作状態にある間、各特定のサブシステムに対する電子制御はシステム制御装置とともに機能して、他のサブシステム及びウェハハンドリングシステムによる動作が全体のシステム動作と同期する。各サブシステムが独立して動作している間、特定のサブシステムに対する電子制御によって、その特定のサブシステムが実行する操作を制御することができる。従って、これらのサブシステムを一緒に、かつ独立に使用することができるので、同じサブシステムを多岐に渡る構成で使用することができ、これらのシステムのフレキシビリティが高くなる。

図１０〜１６は、本発明の別の実施形態による化学処理／クリーニング／リンス−乾燥モジュールを示している。本発明のモジュールは、同じモジュール内で化学処理を行ない、機械的及び高周波超音波（メガソニック）クリーニング手段だけでなくリンス及び乾燥プロセスを実施することができる。一般的に、化学処理／クリーニング／リンス−乾燥モジュールは、一の筐体内に収容される化学処理／クリーニング／リンス装置及び乾燥装置、及び可動ハウジングを含む。化学処理／クリーニング／リンス装置は、ローラブラシ、
及びＤＩ水または化学処理溶液を仕掛品に噴霧する種々のノズルだけでなく、高周波超音波ノズルとすることができる。乾燥装置は仕掛品をスピン乾燥するスピナーとすることができる。モジュールの筐体は開口を有し、この開口により可動ハウジングがモジュールに出入りすることができる。

可動ハウジングは支持構造を含み、この支持構造は仕掛品を可動ハウジング上に保持するホルダーを含む。ホルダーは、支持部材及び支持部材の頂部上に搭載する保持スプールから構成される。これらの保持スプールの一つを駆動スプールとして使用することもでき、この駆動スプールは、仕掛品がクリーニングプロセス中にスプールに保持されている間に仕掛品を回転させる。本実施形態では、可動ハウジングはドアを含み、このドアは、ハウジングがモジュールの内部に位置するときにモジュールの開口を閉じ、封止する。しかしながら、モジュールの開口の封止を行なう他の装置を使用することができ、そしてこれらの装置は本発明の技術範囲に含まれる。一旦、可動ハウジングがモジュールの内部に位置すると、駆動スプールは駆動モータに結合されるギアにも係合し、そして回転する。これによって今度は、可動ハウジング上の仕掛品が化学処理／クリーニング／リンス装置及び乾燥装置が行なうクリーニングの間に回転する。一旦、仕掛品がクリーニングされると、乾燥アセンブリが仕掛品を取り上げてスピン乾燥を施す。この場合、仕掛品を乾燥させるためには他のいずれの乾燥手段も使用することができる。スピン乾燥プロセスの後に、仕掛品はロボットアームを使用してモジュールから搬出される。

図１０は、本発明による化学処理／クリーニング／リンス−乾燥モジュール１１０４の一の実施形態を含むクラスタ装置１１００の側面模式図を示している。本実施形態では、クラスタ装置１１００はメッキまたは研磨モジュール１１０２、化学処理／クリーニング／リンス−乾燥モジュール１１０４、及び可動ハウジング１１０６を含む。装置１１００は、図１，２，３及び８に関連して上に記載したシステムのいずれかにおいて使用することができる。化学処理／クリーニング／リンス−乾燥モジュール１１０４は以後、モジュールと呼ぶこととする。ここで、モジュール１１０４は装置１１００の一体型部分として、または一つの独立したスタンドアローン型化学処理／クリーニング／リンス−乾燥モジュールとして使用することができることを理解されたい。独立型のモジュールが好ましい場合、ウェハを手動で、またはロボットにより搬入及び搬出することができる。図１７に示すように、複数のモジュールを一のシステムに配置することができる。

好適な実施形態では、メッキまたは研磨モジュール１１０２はＣＭＰモジュールであるが、モジュール１１０２は、ＥＣＭＤ，ＥＣＭＥまたはＥＣＤのような仕掛品製造プロセス全体に渡って使用されるどのようなプロセスモジュールであっても良い。ここで、図１０に示すクラスタ装置は、図４に示すＣＭＰ処理ステーション４００と同様であることを理解されたい。前の実施形態と同様に、可動入力ハウジング（図示せず）はウェハを、図１に示す第２ロボットのようなロボット１１６から受け取る。次に、可動入力ハウジング（図示せず）はウェハをＣＭＰモジュール１１０２に移動させる。仕掛品１１０８はどのモジュール（すなわち、メッキまたは研磨モジュール１１０２）からもモジュール１１０４に可動ハウジング１１０６を使用して搬送することができる。

可動ハウジング１１０６は基台１１１４に結合される中心部１１０９を含む。支持部材、すなわち水平支持部材１１１０及び垂直支持部材１１１１は、中心部１１０９に水平支持部材１１１０により結合される。以下にさらに完全に記載するように、仕掛品１１０８はこれらの垂直支持部材１１１１全体に渡って保持される。可動ハウジング１１０６は、ハウジング１１０６をトラック１１１２に沿って移動させる基台１１１４を含む。ドア１１１３は基台１１１４に結合され、そしてハウジング１１０６の一部と考えることができる。ハウジング１１０６はトラック１１１２に沿って移動することができるが、これには公知の方法のいずれを使用しても良い。

可動ハウジング１１０６との関係を考慮する形で、モジュール１１０４は、筐体１１０５、乾燥アセンブリ１２００、及びブラシ、クリーニング溶液ノズル、高周波超音波清掃ノズル及びこれらの関連する部品のような化学処理／クリーニング／リンスアセンブリ１３００から構成される。

モジュール１１０４の筐体１１０５は筐体の側壁に沿った開口端１１２３を含む。開口端１１２３は可動ハウジングの入口兼出口エリアとして認識される。可動ハウジング１１０６がモジュール１１０４内に位置するとき、ハウジング１１０６の入口兼出口エリア１１２３は、可動ハウジング１１０６がモジュール１１０４内に在るときにドア１１１３により封止される。

乾燥アセンブリ１２００は、回転可能なウェハ搬送装置１２０２またはスピナー、及びスピナー駆動アセンブリ１２０４から構成される。モジュール１１０４のスピナー１２０２は、回転シャフト１１９０、及びシャフト１１９０の下端に取り付けられるスピンホイール１１１８から構成される。以下に更に完全な形で記載されるように、スピナー１２０２を駆動アセンブリ１２０４で回転させる。仕掛品１１０８を保持するクランプ１１３６はスピンホイール１１１８にホイールの外周で取り付けられる。クリーニング及びスピン乾燥プロセスが完了すると、仕掛品１１０８をモジュール１１０４から仕掛品搬出エリア１１４０を通して搬出することができる。仕掛品１１０８は、モジュール１１０４から真空下でブレード付きのロボットアームを使用して搬出することができる。仕掛品１１０８はまた、他のどのような公知の搬送装置及び搬送方法を使用しても搬出することができる。

図１１は、可動ハウジング１１０６がモジュール１１０４の内部に移動した時のモジュールの側面図を示している。可動ハウジング１１０６はクリーニング及びスピン乾燥を行なうウェハ１１０８を保持し、その間、モジュールの入口１１２３はハウジングのドア１１１３により封止されている。図１１では、スピナーが最大後退位置に位置することにより仕掛品のクリーニングが可能になる。前に説明したように、前の実施形態では、ハウジングはウェハのような仕掛品を逆さまに保持して、ウェハ１１０８の前面１１０８’が下を向き、ウェハの裏面１１０８’’が上を向くようにする。ウェハ１１０８の前面は、ＣＭＰを使用して予め処理しておくことができる。図１２は可動ハウジングがモジュール１１０４内部に在るときのハウジングを平面図で示している。図１１及び１２を参照すると、可動ハウジングの中心部１１０９が可動ハウジング１１０６の中央で基台１１１４に固定されている。ハウジングは、基台１１１４の両側に係合するレール１１１２を使用して移動する。水平支持部材１１１０の内の３本の部材が中心部と垂直支持部材１１１１との間に延び、そして中心部１１０９を中心にして半径方向に均一に配置される。２つの水平支持部材の間の角度は１２０度であることが好ましい。本実施形態では、ハウジングは３つの水平支持部材及び３つの垂直支持部材を有する。垂直支持部材１１１１は水平支持部材の外側端に取り付けられ、そして垂直に、かつ中心部１１０９の垂直軸「Ａ」に平行に延びる。図１１を参照すると、垂直支持体１１１１の上端はさらにスプールまたは保持スプール１３２０を含み、これらのスプールを使用してクリーニングプロセス中の仕掛品を固定する。保持スプールについては既に、上に図４〜５に関連する形で記載している。垂直支持体１１１１の半径方向の位置は、異なるサイズ（すなわち、２００ｍｍ、３００ｍｍなど）の仕掛品を収容できるように設定することができる。

図１１はまた、スピナー駆動アセンブリ１２０４及びスピナー１２０２の一部を示している。スピナー１２０２は、筐体１１０５の天井１１８３の上に位置する駆動アセンブリ１２０４のスピナー駆動モータ１１１６に取り付けられ、そしてスピナー駆動モータ１１１６により回転することができる。駆動モータ１１１６はプラットフォーム１３１５の上
に取り付け、さらにこのプラットフォームはエアシリンダ１３１４（図１５参照）に取り付けられる。図１５に示すエアシリンダ１３１４は駆動モータ１１１６及びスピナーを空気圧により垂直方向に上下に移動させる。駆動モータ１１１６はスピナーのシャフト１１９０の上端に取り付けられる。

スピンホイールのクランプ１１３６は乾燥プロセス中の仕掛品１１０８を保持する。クランプ１１３６はアーム１１３０の端部に移動可能に取り付けられ、そして空気圧で制御されて仕掛品をスピン乾燥前に取り上げ、スピン乾燥中に保持し、そしてスピン乾燥後に脱離する。スピンホイールは３本のアーム１１３０を含む。空気供給源（図示せず）から空気配管１１３５がシャフトを貫通し、次にスピンホイール１１１８のアーム１１３０内に入って分かれる。クランプ１１３６はプッシャー１１２２’，１１２２’’によって開放位置及び閉鎖位置に移動し、これらのプッシャーはアームの端部に移動可能に配置される。プッシャー１１２２’にはバネが付いていて、クランプを閉鎖位置に付勢してそこに保持する。プッシャー１１２２’’は各アーム１１３０の空気配管１１３５の端部に位置する。クランプを開放するために、空気配管１１３５からの圧縮空気を使用して空気駆動プッシャー１１２２’をクランプに向けて移動させ、これにより各クランプがピボットポイント「Ｐ」を中心にして外側に向かって回転する。空気圧が開放されると、プッシャー１１２２’によってクランプがピボットポイント「Ｐ」を中心にして内側に向かって回転するのでクランプが閉じる。スピナー及びその構成部品は、前の実施形態において記載したものと同様な電子制御システムにより制御することができる。

図１３は化学処理／クリーニング／リンスアセンブリ１３００を備えるモジュール１１０４の側面図を示しており、このアセンブリはローラブラシペア１１３２のような機械的に作用するクリーナ及び高周波超音波ノズル１１３７、及び噴霧ノズル１１４１ａ〜１１４１ｅを含む。ノズルはモジュールの筐体１１０５の側壁または床の上に載置する。本実施形態では、ノズル１１４１ａがＳで示す溶液を仕掛品１１０８の裏面側に向けて噴霧するのに対し、ノズル１１４１ｂ〜１１４１ｅは溶液Ｓを仕掛品の前面側に向けて噴霧することができ、その間仕掛品は可動ハウジング１１０６の上で回転する。本実施形態では、Ｓで示す溶液は、仕掛品を化学的に処理する化学溶液、または仕掛品をリンスするＤＩ水とすることができる。

図１２及び図１３を参照すると、ブラシ１１３２及び高周波超音波ノズル１１３７が初期位置Ｉ及びクリーニング位置ＩＩ及びＩＩＩに位置する様子が示される。ローラブラシは回転し、位置ＩＩとＩＩＩとの間に渡って掃引操作を行ないながら、回転中のウェハ１１０８の前面側１１０８’及び裏面側１１０８’’を清掃する。ブラシ及び高周波超音波ノズルの種々の機械的動作は駆動ユニット１１３９が制御する。以下に記載するように、仕掛品は可動ハウジング１１０６の上で仕掛品回転装置を使用して回転する。高周波超音波ノズルは、仕掛品の裏面側１１０８’’に作用するブラシ１１３２に隣接する。高周波超音波ノズル１１３７はクリーニングプロセス中に高周波超音波を生成する。特に高周波超音波は、ブラシを使用しても取り除くことが難しいパーティクルを取り除く。この点に関して、高周波超音波ノズルをブラシと一緒に同時に使用する、またはブラシクリーニングの前に高周波超音波ノズルのみを使用する、或いはブラシクリーニングの前に高周波超音波ノズルのみを使用し、ブラシクリーニングの後に再度高周波超音波ノズルのみを使用することができる。

図１３はまた、本発明による仕掛品回転装置１１２３を示している。仕掛品１１０８は、駆動支持体とも呼ぶことになる垂直支持体の一つを使用して回転することができる。駆動支持体はサポートギアを含む。前に記載したように、垂直支持体１１１１の一つは、この一の支持体を回転させることができる駆動部材を備える。この特定の支持体が回転すると、この支持体はその頂部上のスプール１３０２も回転させる。今度はスプール１３０２
が、スプールが保持するウェハを回転させる。支持体は、駆動支持体のサポートギア１１２９が仕掛品回転装置１１２３の駆動ギア１１２８に係合すると、仕掛品回転装置１１２３の駆動ギア１１２８により回転する。駆動ギア１１２８はスリーブ１１２７内に移動可能に載置されるプランジャーに取り付けられ、このスリーブによってプランジャーはスリーブ内を前後に移動し、かつ回転することができる。プランジャーが側壁に取り付けられた駆動モータ（図示せず）により回転すると、駆動ギア１１２８はそれ自体が回転し、そして駆動支持体も回転させる。

図１４Ａ及び１４Ｂに示すように、一の実施形態ではローラブラシを使用する。これらのローラブラシは円筒形とすることができ、そしてクリーニング溶液をこれらの円筒の中を通して供給することができる。本実施形態では、ローラブラシ１１３２は円錐形状または傾斜形状を有することができる。一の製造方法では、円筒形のブラシ部１４００が円錐形状を有するブラシシャフト１４１０に丁度載るように載置するとブラシ部にシャフトの形状が反映される。この構成では、ブラシクリーニング中の仕掛品またはウェハの遅い動きの中心領域と速い動きのエッジ領域とのクリーニング差が無くなる。従来の円筒ローラブラシの場合、ウェハの遅い動きの中心領域のクリーニングには長時間を要する。このクリーニング差は、ローラブラシがエッジ領域よりも中心領域に高い圧力を加えることができる場合には回避することができる。これは、ブラシを円錐形にして、ウェハの中心領域に接触するブラシの第１端１４２０の圧力を増やしてクリーニングをスピードアップさせることにより実現する。ブラシの第２端１４３０は狭いので、ウェハのエッジ領域には小さい圧力が加えられる。中心領域に加えられる力は、ウェハのエッジ領域と中心領域の速度の差により生じるクリーニング差を補償する。

図１５はスピナー１２０２の可動アセンブリの詳細を示している。図１５では、プロセスの化学処理工程、クリーニング工程及びリンス工程の後、スピナーは目一杯に延びた位置でウェハを可動ハウジングから取り上げてウェハを乾燥プロセスに送る。スピナーの駆動モータ１１１６はプラットフォーム１３１５に取り付けられ、さらにこのプラットフォームはエアシリンダ１３１４に取り付けられる。エアシリンダ１３１４は駆動モータ１１１６及びスピナーを垂直方向に上下させる。駆動モータ１１１６はスピナーのシャフト１１９０の上端に取り付けられる。バネ１１１７もプラットフォーム１３１５に取り付けられてバランスを保つ。

図１６はモジュール１１０４を側面図で示しており、このモジュールでは、スピナー１２０２がウェハ１１０８を取り上げ、そして最も後退した位置に位置してウェハ１１０８をスピン乾燥させる。動作状態において、一旦、メッキまたは研磨が完了すると、可動ハウジング１１０６は仕掛品を支持体１１１１に取り付けられた３つの保持スプール上で受け取る。前に記載したように、支持体１１１１はバー１１１０及び中心領域１１０９に取り付けられる。センサ（図示せず）が仕掛品１１０８が保持スプール上に位置していると検知すると直ぐに、仕掛品１１０８が固定され、そして可動ハウジング１１０６がモジュール１１０４内に開口１１２３を通して移動する。ドア１１１３はモジュール１１０４の側壁に接触し、そしてそれ自体を調整して正しい位置で封止を行なう。次に、可動ハウジング１１０６はそれ自体をモジュールの中心に位置させる。

可動ハウジング１１０６が正しい位置に位置すると、駆動サポートギアがプランジャー上のギアに係合する。駆動支持体の回転によって仕掛品１１０８が回転する。仕掛品１１０８が回転すると、クリーニングロール１１３２は仕掛品１１０８の最上面及び底面に接触して化学処理／クリーニング／リンス−乾燥プロセスを開始する。このプロセスは異なる順序で適用することができるが、このプロセスは化学処理の第１工程、ブラシ及び高周波超音波クリーニングの第２工程、及びＤＩリンスと、それに続くスピン乾燥の第３工程を含む。化学処理工程は、ウェハのクリーニングを行なうために酸性溶液または塩基性溶
液をノズルから噴霧することにより実施することができる。溶液の性質はクリーニング対象の材料に依存する。化学処理溶液は保護剤（腐食防止のために）を含むこともできる。保護工程は保護溶液を使用して実施することもできる。例えば、ウェハのポストＣＭＰ銅クリーニング（ＣＭＰ処理後の銅残渣を除去する工程）として、クエン酸を使用してウェハをクリーニングする。この例では、ＢＴＡのような保護剤を化学処理溶液またはリンス水と一緒に、またはそれ自体で使用することができる。ローラ及び高周波超音波ノズルは、化学処理中に使用する、またはその処理後に独立クリーニング工程として使用することができる。化学処理、ブラシ及び高周波超音波クリーニングの後、ウェハ１１０８は前に議論したように純水を使用してリンスすることができる。保護剤もリンス水に加えることができる。

仕掛品１１０８をリンスした後、乾燥プロセスが必要になる。乾燥プロセスの前に、回転装置を可動ハウジングから外してウェハの回転を止める。クランプ１１３６を使用して仕掛品を支持体１１１１のスプールから取り上げる。スピナーが下方に移動し、そして圧縮空気をスピンホイール１１１８に送り込む。次に、プッシャ１１２２’’がクランプ１１３６を「開放」位置にまで押す。同時に、中心部１１０９が開いて仕掛品１１０８を脱離する。空気が遮断されると、プッシャ１１２２’がクランプ１１３６を押して、これらのクランプを仕掛品１１０８に接触させる。その後、スピンホイール１１１８が仕掛品１１０８と一緒に垂直方向に上に移動し、ホイール１１１８及び仕掛品１１０８がスピン回転する。仕掛品１１０８を乾燥した後、位置１１４０（図１０参照）よりも外側のロボットアームが仕掛品１１０８と係合するので、仕掛品はモジュール１１０４から搬出される。

図１７に示すように、上述の如く構成される複数の化学処理／クリーニング／リンス−乾燥モジュールがシステム１５００を構成する。システム１５００は、カセットセクション１５０２、バッファ１５０４、ウェハハンドリングエリア１５０５、及び化学処理／クリーニング／リンス−乾燥モジュール１５０６Ａ〜１５０６Ｆを備える。本実施形態では、ウェハハンドリングエリア１５０５のロボット１５０８は、ウェハをバッファ１５０４から化学処理／クリーニング／リンス−乾燥モジュールの内の一つに移動させる。カセットセクション１５０２内に配置される第１ロボット１５１０はウェハをそれらを収容するカセットからバッファ１５０４に移動させる。本実施形態では、化学処理／クリーニング／リンス−乾燥モジュールの位置は図１７に示すような態様で並んで隣り合う形に構成することができる、または、例えばこれらのモジュールを積み上げて行く、といった他のどのような構成も用いることができる。

種々の実施形態について上に詳細に記載してきたが、この技術分野の当業者であれば、例示としての実施形態の多くの変形が、本発明の新規の示唆及び利点から大きく逸脱しない範囲で可能であることを容易に理解し得るものと考えられる。

本発明の一体型化学的機械プロセスステーションの一実施形態を含む本発明によるシステムを示す模式図。 本発明の化学的機械研磨プロセスステーションを含む本発明による別のシステムを示す模式図。 本発明の化学的機械研磨プロセスステーション及びアニールステーションを含む本発明による別のシステムを示す模式図。 本発明の化学的機械研磨処理ステーションを示す模式図。 本発明の一実施形態によるクリーニング装置及び乾燥装置を含む本発明によるクリーニング兼乾燥モジュールを示す模式図。 保持スプール及び乾燥機クランプの相対位置を模式的に示すウェハの上面図。 乾燥機のウェハ脱離及び保持装置の一実施形態を示す模式図。 複数の化学的機械研磨ステーション及び複数のアニールステーションを有する本発明による別のシステムを示す模式図。 アニールスロット、及びバッファゾーンとして使用するバッファスロットを有する本発明のアニールステーションを示す模式図。 一体型化学的機械研磨処理ステーションの別の実施形態を示す模式図。 本発明の一体型化学的機械研磨処理ステーションの化学処理／クリーニング／リンス−乾燥モジュールを示す模式図。 本発明の化学処理／クリーニング／リンス−乾燥モジュールを模式的に示す平面図。 ウェハがモジュールのクリーニング装置によってクリーニングされる、本発明の化学処理／クリーニング／リンス−乾燥モジュールを模式的に示す断面図。 モジュール内で使用するローラブラシを模式的に示す断面図。 モジュール内で使用するローラブラシを模式的に示す断面図。 ウェハがウェハのクリーニングの後に乾燥スピンドルにより取り上げられる、本発明の化学処理／クリーニング／リンス−乾燥モジュールを模式的に示す断面図。 ウェハをモジュールの乾燥スピンドルによりスピン乾燥させる、本発明の化学処理／クリーニング／リンス−乾燥モジュールを模式的に示す断面図。 複数の化学処理／クリーニング／リンス−乾燥モジュールを備える本発明によるシステムの模式図。

Claims (50)

1. 半導体仕掛品を処理し、クリーニングし、及び乾燥させる装置であって、
   前記仕掛品の一の表面を処理するプロセスエリアと、
   前記仕掛品を前記プロセスエリアからクリーニング兼乾燥エリアに搬送し、前記仕掛品を保持するように適合させた支持構造を有する可動ハウジングと、
   前記仕掛品を前記支持構造により回転させ、かつ保持しながら前記仕掛品をクリーニングするクリーニング装置と、
   前記仕掛品を前記可動ハウジングから受け取り、及び前記仕掛品を乾燥させる乾燥装置とを備える装置。
2. 基板を前記プロセスエリアに搬送して処理する別の可動ハウジングをさらに備える、請求項１記載の装置。
3. 前記支持構造は、少なくとも２つのアイドリング用支持体及び１つの駆動支持体を有する複数の支持体を備える、請求項１記載の装置。
4. 前記駆動支持体は前記仕掛品を回転させる仕掛品回転装置に連結される請求項３記載の装置。
5. 前記クリーニング装置はブラシを備える請求項１記載の装置。
6. 前記クリーニング装置は高周波超音波クリーナを備える請求項１記載の装置。
7. 前記クリーニング装置は溶液供給システムを備える請求項１記載の装置。
8. 前記ブラシはローラブラシである請求項５記載の装置。
9. 前記溶液供給システムはノズルを備え、このノズルによりクリーニング溶液をクリーニング中の前記基板に指向させる、請求項７記載の装置。
10. 前記乾燥装置は、
    スピンホイールと、
    前記スピンホイールの外周に位置して前記仕掛品を固定する複数のクランプと、
    前記スピンホイールを回転させる手段とを備える請求項１記載の装置。
11. 前記仕掛品は、前記仕掛品の前記表面を下方に向けながら前記可動ハウジングの上に保持され、及びクリーニングされる、請求項１記載の装置。
12. 前記乾燥装置は、前記仕掛品の前記表面を下方に向けながらウェハを受け取り、及び乾燥させる、請求項１１記載の装置。
13. 前記プロセスエリアは化学的機械研磨装置を備える請求項１記載の装置。
14. 前記プロセスエリアは電気化学的機械処理装置を備える請求項１記載の装置。
15. クリーニング兼乾燥セクション及びプロセスセクションを有するプロセスモジュールにおいて仕掛品をクリーニングし、及び乾燥させる方法であって、
    前記仕掛品を可動ハウジングの上に載置する工程と、
    前記可動ハウジングを前記プロセスモジュールの前記クリーニング兼乾燥セクション内
    に移動させる工程と、
    前記仕掛品の一の表面をクリーニング流体を使用して前記クリーニング兼乾燥セクション内でクリーニングする工程と、
    前記仕掛品を前記可動ハウジングからスピンホイールを有する乾燥装置に搬送する工程と、
    前記仕掛品を乾燥させる工程とを備える方法。
16. 前記載置工程の前に、前記仕掛品の前記表面を、前記プロセスモジュールの前記クリーニング兼乾燥セクションに隣接する前記プロセスセクションにおいて処理する工程をさらに備える請求項１５記載の方法。
17. 前記仕掛品を別の可動ハウジングの上に載せて前記プロセスモジュールに搬送する工程をさらに備える請求項１６記載の方法。
18. 前記仕掛品を、クリーニング工程を行ないながら仕掛品回転装置を使用して回転させる工程をさらに備える請求項１５記載の方法。
19. 前記仕掛品を、前記スピンホイールを回転させることにより乾燥させる工程をさらに備える請求項１５記載の方法。
20. 前記処理工程、前記載置工程、前記移動工程、前記クリーニング工程、前記搬送工程、及び前記乾燥工程のそれぞれは、前記仕掛品の前記表面を下方に指向させる間に行なわれる請求項１６記載の方法。
21. 前記処理工程には化学的機械研磨が含まれる請求項１６記載の方法。
22. 前記処理工程には電気化学的機械処理が含まれる請求項１６記載の方法。
23. 半導体仕掛品を、ハウジングを有するクリーニングモジュール内で乾燥させる装置であって、
    前記ハウジングに取り付けられる第１エアシリンダ及び第２エアシリンダと、
    前記ハウジングに取り付けられるモータとを備え、前記モータはスピンホイールに結合されるモータシャフトを有し、このスピンホイールはホイールの外周に位置して前記仕掛品を固定する複数のクランプを有する装置。
24. 前記第１エアシリンダにより前記複数のクランプが垂直に移動可能である請求項２３記載の装置。
25. 前記第２エアシリンダは、前記クランプが前記仕掛品への係合、及び前記仕掛品からの脱離を可能とすべく前記モータシャフトを介して空気を供給する、請求項２３記載の装置。
26. 仕掛品をプロセスモジュールからクリーニングモジュールに一つ以上のトラックを使用して搬送する可動ハウジングであって、
    前記一つ以上のトラックに沿って移動可能な基台と、
    前記基台に結合されるドアとを備え、前記可動ハウジングが前記クリーニングモジュールの内部に在るときに前記クリーニングモジュールを封止するように前記ドアを適合させる、可動ハウジング。
27. 前記ドアは前記基台にブラケット、ダンネジ、及びバネを使用して結合される、請求項
    ２６記載の可動ハウジング。
28. 前記バネは正しい張力を印加して前記クリーニングモジュールを封止する、請求項２６記載の可動ハウジング。
29. 前記基台に結合される中心部分と、
    前記中心部分に結合される複数のバーと、
    複数の支持体とをさらに備え、各支持体は前記複数のバーの内の一つに結合される、請求項２６記載の可動ハウジング。
30. 前記複数の支持体は少なくとも２つのアイドリング用支持体及び１つの駆動支持体を含む請求項２９記載の可動ハウジング。
31. 前記駆動支持体はギアを備える請求項３０記載の可動ハウジング。
32. 前記ギアを仕掛品回転装置の第２ギアに係合するように適合させる請求項３１記載の可動ハウジング。
33. 仕掛品を処理する装置であって、
    複数の支持体を有する可動ハウジングと、
    クリーニングプロセス中の前記仕掛品を保持し、各々が前記複数の支持体の一つに結合される複数の保持スプールと、
    前記仕掛品が前記クリーニングプロセス中に回転するように前記複数の支持体を回転させる手段と、
    前記仕掛品を前記可動ハウジングから受け取って前記仕掛品を乾燥プロセス中に乾燥させることができ、かつ、前記仕掛品を固定し、及び脱離するクランプ及び脱離装置を有する回転可能なウェハ搬送装置と、
    前記乾燥プロセス中の前記仕掛品を回転させる手段とを備える装置。
34. 複数のウェハを処理する一体型ウェハ処理システムであって、
    金属をウェハ群の前面に堆積させる機能を有する少なくとも一つの電気化学的機械処理サブシステムと、
    独立したウェハ搬入ポイント及びウェハ搬出ポイントを含む少なくとも一つの化学的機械研磨処理サブシステムと、
    前記ウェハ群の各々を前記少なくとも一つの電気化学的機械処理サブシステム及び前記少なくとも一つの化学的機械研磨処理サブシステムに搬入し、及びこれらのサブシステムから搬出するウェハハンドリングサブシステムとを備える一体型ウェハ処理システム。
35. 複数のウェハを処理するための、一体型ウェハ処理システムであって、
    金属をウェハ群の前面に堆積させる少なくとも一つの堆積処理サブシステムと、
    アニールチャンバと、
    独立したウェハ搬入ポイント及びウェハ搬出ポイントを含む少なくとも一つの化学的機械研磨処理サブシステムと、
    前記ウェハ群の各々を前記少なくとも一つの堆積処理サブシステム、前記アニールチャンバ、及び前記少なくとも一つの化学的機械研磨処理サブシステムに搬入し、及びこれらのシステム構成要素から搬出するウェハハンドリングサブシステムとを備える一体型ウェハ処理システム。
36. 複数のウェハを処理するための一体型ウェハ処理システムであって、
    操作する必要のあるウェハ群及び操作が施されたウェハ群を保持するカセットセクショ
    ンと、
    金属を前記ウェハ群の前面に堆積させる少なくとも一つの堆積処理サブシステムと、
    一の部分でのアニール、及び別の部分でのウェハハンドリングを可能にする処理エリアと、
    独立したウェハ搬入ポイント及びウェハ搬出ポイントを含む少なくとも一つの化学的機械研磨処理サブシステムと、
    前記ウェハ群の各々を搬送し、第１及び第２ウェハ移動装置を含むウェハハンドリングサブシステムとを備え、
    前記第１ウェハ移動装置は、ウェハ群を前記カセットセクション、前記処理エリア、及び前記化学的機械研磨処理サブシステムから取り出し、そしてウェハ群を前記カセットセクション及び前記処理エリアに搬入する機能を有し、
    前記第２ウェハ移動装置は、ウェハ群を前記処理エリア及び前記堆積処理サブシステムから取り出し、及びウェハ群を前記堆積処理サブシステム、前記処理エリア、及び前記化学的機械研磨処理サブシステムに搬入する機能を有する、一体型ウェハ処理システム。
37. 半導体基板に対して操作を実施する一体型処理装置であって、
    前記基板を化学的かつ機械的に研磨する化学的機械処理装置と、
    前記ウェハをクリーニングし、乾燥させ、そしてウェハ搬出エリアも含むクリーニング兼乾燥モジュールと、
    前記ウェハをウェハ搬入エリアと前記化学的機械処理装置との間で移動させる可動入力ハウジングと、
    前記ウェハを前記化学的機械処理装置と前記クリーニング兼乾燥エリアとの間で移動させる別の可動ハウジングとを備える一体型処理装置。
38. ウェハに対して操作を実施するためのシステムであって、
    前記ウェハを受け取るウェハハンドリングエリアと、
    前記ウェハを化学的かつ機械的に研磨する化学的機械処理装置を有し、前記ウェハをクリーニングし、そして乾燥させるクリーニング兼乾燥装置を含む第１処理モジュールと、
    前記ウェハを前記ウェハハンドリングエリアと前記第１処理モジュールとの間で移動させる第１可動入力ハウジングと、
    前記ウェハを前記化学的機械処理装置と前記クリーニング兼乾燥装置との間で移動させる第２可動ハウジングとを備えるシステム。
39. さらに、前記第１処理モジュールの前記クリーニング兼乾燥装置の出口に近接するウェハバッファエリアと、
    前記ウェハバッファエリアに近傍するウェハ受け入れエリアと、
    第１ウェハハンドリングロボットとを備え、
    前記第２可動ハウジングは前記ウェハを前記第１処理モジュールの前記クリーニング兼乾燥装置から前記ウェハバッファエリアに搬送し、
    前記第１ウェハハンドリングロボットは前記ウェハを前記ウェハバッファエリアから前記ウェハ受け入れエリアに搬送する、請求項３８記載のシステム。
40. 前記ウェハ受け入れエリアは複数のウェハを保持することができるカセットを受け入れるように構成することができる請求項３９記載のシステム。
41. さらに、前記ウェハを電気化学的に処理する第２処理モジュールを備え、前記第１ウェハハンドリングロボットはウェハを前記カセットから、第２ウェハハンドリングロボットを有する前記ウェハバッファエリアに搬送して前記ウェハを前記第２処理モジュールに移送する、請求項４０記載のシステム。
42. 前記第１ウェハハンドリングロボットは前記ウェハをその前面側を上にして前記カセットから搬出し、そして前記ウェハをその前面側を下にして前記ウェハバッファエリアに搬入する、請求項４１記載のシステム。
43. 前記第２ウェハハンドリングロボットは前記ウェハをその前面側を下にして前記第２処理モジュールに搬送する請求項４２記載のシステム。
44. 前記第２処理モジュールは電気化学的機械堆積を行なうように構成される請求項４０記載のシステム。
45. 前記第２処理モジュールは電気化学的機械エッチングを行なうように構成される請求項４０記載のシステム。
46. 前記第２処理モジュールは第２化学的機械処理装置及び第２クリーニング兼乾燥装置を含む請求項４０記載のシステム。
47. さらに、アニールモジュールを前記ウェハバッファエリアの近傍に備える、請求項４０記載のシステム。
48. 前記アニールモジュールは前記ウェハを加熱するように構成される加熱セクションを含む請求項４７記載のシステム。
49. 前記アニールモジュールは前記ウェハを冷却するように構成される冷却セクションを含む請求項４７記載のシステム。
50. これらの前記モジュールは前記ウェハハンドリングエリアの周りに一かたまりに集められる請求項４１記載のシステム。

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